مقاله برآورد نیاز آبی و آبیاری فضای سبز شهری ( نمونه موردی : شهرستان کاشمر )

بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

برآورد نیاز آبی و آبیاري فضاي سبز شهري(نمونه موردي: شهرستان کاشمر)

چکیده
یکی از ارکان اساسی مدیریت آبیاري تعیین نیاز آبی گیاه است. به منظور برآورد تبخیر

-تعرق پتانسیل گیاه مرجع((ETOمعادلات مختلفی ا رائه شده است که دقت هر یک از این روشها با توجه به پارامترهاي مورد استفاده و شرایط اقلیمی منطقه متفاوت می باشد. بنابراین ضروري است در هر منطقه، معادله مناسب انتخاب شود . در این تحقیق از روش هارگریوز سامانی استفاده شده است. پس از تعیین تبخیر و تعرق پتانسیل ETo و اعمال ضریب گیاهی فضاهاي سبز K نیاز آبی واقعی گیاهان فضاهاي سبز بدست می آید و بعد از کسر باران مؤثر نیاز آبی خالص تعیین میشود و آن مقداري است که باید توسط ریشه گیاه براي مصارف تبخیر و تعرق جذب شود. از آنجا که مقداري از آب درهنگام آبیاري بطرق مختلف از دسترس ریشه گیاه خارج میشود، همواره مقدار آب آبیاري بسته به راندمان آبیاري، می بایستی بیش از نیاز آبی خالص گیاه باشد و براي تعیین آن لازم است ضریب راندمان در مقدار نیاز آبی خالص اعمال شود. بنابراین ابتدا تبخیر تعرق پتانسیل ETo، سپس ضریب گیاهی فضاهاي سبز

K و بعد نیاز آبی و باران مؤثر و نیاز آبی خالص و بالاخره راندمان آبیاري برآورد می گردد تا در نتیجه مقدار آب موردنیاز آبیاري فضاهاي سبز شهر مورد محاسبه قرار گرفته و برآورد شود.

نتایج نهایی این تحقیق در قالب جداول شماره 10 تا 17 نشان داده شده است.

واژگان کلیدي: نیاز آبی و آبیاري، فضاي سبز شهري، شهرستان کاشمر، Cropwat

-1 مقدمه

هرچند تعیین میزان آب مورد نیاز گیاه به منظور تأمین حداکثر رشد و تحصیل حداکثر محصول و همچنین اطلاع از مقدار کل آب مصرفی و در نتیجه تعیین ظرفیت کانالها و مخازن آب مهمترین مرحله مطالعاتی را در یک طرح آبیاري و زهکشی تشکیل میدهد لیکن ثرًااک مسئله تخمین نیاز آبی گیاهان که در طرحهاي آبیاري گنجانده میشود چندان جدي گرفته نمیشود . این امر باعث میشود که وقتی طرح به اجرا در آمد یا آب کافی براي آبیاري زمینهاي زیر کشت وجود نداشته باشد و یا آنکه مقدار آب بیش از نیاز زراعتهاي موجود باشد . بنابراین، تعیین دقیق نیازآبی گیاهان ضروري میباشد.

برنامه ریزي آبیاري بدون داشتن اطلاعات کافی از تبخیرتعرق ( ( ETO امکان پذیر نمی باشد .دقت در برآورد (ETo) مرجع یک طرف نیاز آبی گیاه را به صورت مطمئن تري تأمین نموده و ازطرف دیگر از هدر رفتن آب جلوگیري نماید. می توان گفت یکی ازپیش نیازهاي اساسی بهبود مدیریت مصرف آب در مزرعه، تخمین دقیق میزان آب مصرفی گیاه است. از آنجایی که محاسبه تبخیرتعرق براي انواع پوشش گیاهی امري بسیار مشکل است، در ابتدا تبخیرتعرق مرجع محاسبه و سپس با استفاده از آن تبخیرتعرق گیاه مورد نظر برآورد میگردد ( .(Doorenbos and Pruitt, ( 1977 ، هم اکنون در اغلب نقاط دنیا جهت برآورد رد ETo از روش هاي ترکیبی متکی بر داد ه هاي اقلیمی استفاده می شود (Allen, et al.,1991)در این روش ها از داده هاي تابش، دما، رطوبت نسبی و سرعت باد، تبخیرتعرق مرجع برآورد می شود . به منظور اطمینان از صحت محاسبات، اندازه گیري متغیرهاي هواشناسی باید در ارتفاع دو متري و در یک سطح وسیع پوشیده

از چمن سبز که بر روي زمین سایه افکنده و دچار کمبود آب نباشد، انجام پذیرد

-2 پیشینه تحقیق

اکثر مطالعاتی که در زمینه محاسبه نیاز خالص آبیاري انجام گرفته از تبخیر و تعرق پتانسیل استفاده کردهاند. (بداق جمالی و همکاران،(1381 نیاز خالص آبیاري محصول پنبه را در استان خراسان به روش رگریوز با استفاده از تبخیر تعرّقو پتانسیل بررسی و سطح استان را از نظر خالص آبیاري پهنهبندي کردند.

آنان به این نتیجه رسیدند که بین تولید محصول و شاخص تنش آبی رابطه مستقیم وجود دارد. در تحقیقی دیگر، (چاهون1 و همکاران(2001 در اندازهگیري باران و برآورد بارش مؤثر براي محصولات دیم و آبی، بارندگی مؤثر را مقداري از بارندگی دانستند که در منطقه ریشه گیاه ذخیره می شود. آنان براي برآورد بارش

مؤثر دو عامل را دخیل دانستند: عامل اول، مقدار کل بارندگی و عامل دوم، مقدار ذخیره شدة رطوبت در منطقه ریشه آنان در تحقیق خود براي برآورد بارش مؤثر از روشUSDA2 (سازمان کشاورزي ایالات متحده) و براي برآورد نیاز آبی و نیاز خالص آبیاري از مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل و ضرایب رشد گیاهی استفاده کردند. در تحقیقی دیگر توسط (فرشی و همکاران،(1374 نیاز آبی گیاهان در ایران بر مبناي عوامل هواشناسی مؤثر در تبخیر و تعرق پتانسیل و فرمول تجربی، تعیین و نتایج مطالعه به صورت جداولی براي ایستگاههاي مختلف و گیاهان متنوع ارائه شد. (علیزاده و همکاران، (1376 مقادیر تبخیر تعرّقو پتانسیل را در استان خراسان بوسیله لایسیمتر محاسبه کرده و با مشخص کردن ضریب گیاهی زعفران، نیاز آبی آن را در مناطق مختلف به دست آوردهاند. همین محققین در سال((1380 دقت و عملکرد تبخیر تعرّقو پتانسیل محاسبه شده به روشهاي هارگریوز- سامانی و تشتک تبخیر را در ایستگاههاي سینوپتیک خراسان بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که روش تشتک تبخیر علیرغم این که تابع دادههاي متعدد هواشناسی است، در برآورد تبخیر تعرّقو پتانسیل، یک ضریب واسنجی براي روش هارگریوز- سامانی ارائه داده اند. (فرهودي و شمسی پور، (1379 مقادیر تبخیر وتعرّق پتانسیل را در ایستگاههاي منتخب منطقه بلوچستان جنوبی با استفاده از روشهاي تورنت وایت، بلانی کریدل و تشتک تبخیر محاسبه کرده و بر مبناي آن، نیاز آبی گیاهان زراعی و باغی غالب را در دورة رشدشان به دست آوردند. در زمینه بارش مؤثر، (اوگروسکی و موکوس(19643 بارش مؤثر را برابر کل باران طی فصل رشد منهاي آنچه که پس از اشباع خاك یا آبیاري، باریده و بصورت مازاد آب در اثر نفوذ یا بصورت رواناب از دسترس خارج شده است، می دانند. همچنین

(هرشفیلد،(19644 بارش مؤثر را طی فصل رشد آن قسمت از کل بارش که جوابگوي نیاز آبی گیاهان باشد، تعریف می کند. (میلر و تامسون،(19645 بارش مؤثر را نسبت به تبخیر در نظر گرفته اند. این تعریف گراه کننده است؛ چون در واقع به تأثیر باران اشاره کرده است نه بارش مؤثر. در اصطلاح باران مؤثر و تأثیر باران هم معنی نبوده است بلکه داراي دو معنی متمایز هستند. اصطلاح تأثیر درجه مفید بودن و کارایی باران را با توجه به خشکی محل خاطر نشان می سازد؛ در حالیکه باران مؤثر قسمت مفید کل باران دریافتی است(داستین، .(1362
(لیتلوود،(20036 براي برآورد بارش مؤثر در حوضه کنیا از روش 7SVAT استفاده کرده است.
پارامترهایی که او در این روش بکار برده است عبارتند از: بافت خاك، پوشش گیاهی، عناصر اتمسفري،

انتقال رطوبت از زیر زمین به سطح خاك و ریشه و همچنین رواناب حاصل از بارندگی. روش کار به این صورت بوده که با استفاده از باران سنج، رطوبت قبل و بعد از بارندگی و نیز رواناب حاصل از بارندگی اندازهگیري و با کسر نمودن رواناب از مقدار رطوبت خاك، مقادیر بارش مؤثر برآورد شده است. همچنین(

اسنایدر،(20018 معتقد است که بارش مؤثر طی درورة رشد گیاه رخ می دهد. وي در زمینه بارش مؤثر دو دیدگاه دارد: -1 بارشی که توسط گیاهان در منطقه ریشه ذخیره می شود و ریشه آن را جذب کرده و به مصرف گیاه می رساند ، بارش مؤثر محسوب می شود. -2 بارشی که بعد از ریزش بصورت رواناب سطحی در می آید؛ به زمین نفوذ می کند و در دسترس ریشه قرار نمی گیرد، به عنوان بارش مؤثر شناخته نمی شود.

عمق نفوذ آب به بافت خاك و مقدار رطوبت خاك قبل و بعد از بارندگی بستگی دارد. براي محاسبه بارش مؤثر بایستی مقادیر رطوبت قبل و بعد از بارندگی در دسترس باشد. (اسماجسترلا و همکاران(2001 بارش مؤثر را به روش 9SCS محاسبه نموده و نیاز خالص را مقدار آبی در نظر گرفتند که بطور مؤثر توسط باران تأمین نمی شود.

(عزیزي، (1379 تحقیقی در زمینه برآورد بارش مؤثر در رابطه با کشت گندم دیم در دشت خرم آباد انجام داده است. وي در این تحقیق از روش SCS (سازمان حفاظت خاك آمریکا) استفاده کرده است. بر مبناي این روش، مقادیر بارش مؤثر بر مبناي بارش، تبخیر تعرّقو ماهانه و همچنین عمق ذخیره آب آبیاري محاسبه و برآورد شده است. (موقر مقدم و گلمکانی،(1381 مقادیر بارش مؤثر را در استان خراسان در سال زراعی 1380-1381 با استفاده از چهار روش محاسبه و در نهایت با تجزیه و تحلیل آماري، روشهاي مناسب تر را انتخاب نمودند. به نظر آنان اثرات مثبت بارشهاي جوي بر منابعآبی در زمستان بیشتر از سایر فصول است و این اثرات در نواحیشمالی استانخراسان نسبت به سایرنواحیمشهودتر است. (قیصري و همکاران، (1385 تعیین نیازآبی ذرت علوفه اي و ضریب گیاهی آن در مراحل مختلف رشد در دشت ورامین را مورد بررسی قرار دادهاند و براي به دست آوردن تبخیر وتعرّق مرجع از روش فائو – پنمن-

مانتیث استفاده کرده اند. نیازي و (فولادمند، (1385 دور و نیاز آبیاري سه رقم مختلف کلزا در منطقه زرقان فارس را با استفاده از تبخیر تجمعی با استفاده از تشتک را مورد بررسی قرار دادهاند و مناسب ترین دور آبیاري براي سه رقم کلزاي مورد مطالعه در منطقه زرقان فارس بین 10 تا 12 روز به دست آوردهاند. (شهابی فر و رحیمیان، (1387 تعیین نیاز آبی چغندر قند به روش لایسیمتري در مشهد را مورد بررسی قرار دادهاند. در این تحقیق میزان نیاز آبی در شرایط عدم محدودیت آب و مواد غذایی با لایسیمتر و به روش

بیلان آبی اندازهگیري شده است. (راد و همکاران، (1389 نیاز آبی و تابع تولید اکالیپتوس در شرایط اقلیمی خشک با روش لایسیمتري در ایستگاه تحقیقات بیابان زدایی شهید صدوقی یزد را بررسی کرده اند.

هدف از انجام این تحقیق تعیین مقدار تبخیر تعرّقو سالانه، تابع تولید و کارایی مصرف آب در رژیم هاي مختلف آبیاري بوده است. نتایج این تحقیق نشان داده است که مقدار تبخیر تعرّقو گیاه به طور کامل به موجودي آب در خاك وابسته است بطوریکه با افزایش مقدار رطوبت خاك، مقدار تبخیر تعرّقو افزایش یافت و موجب بهبود تابع تولید گیاه شد.

-3 مواد و روش شناسی براي تعیین نیاز آبی گیاهان به طور کلی دو راه وجود دارد :اول اینکه با محاسبه تبخیر و تعرق گیاه

مرجع (ETc) و استخراج ضریب گیاهی محصول مورد نظر و ضرب این دو مقدار در یکدیگر تبخیر و تعرق گیاهی((ETo را محاسبه نمود. روش دوم، روش مستقیم با انجام آزمایش هاي لایسیمتري است که هر چند داراي هزینه هاي سنگینتري است لیکن دقیق تر میباشد، چون بیانگرتقریباً تمام عوامل تأثیر گذار بر نیاز آبی است. در این تحقیق از روش اول استفاده شده است که این امر توسط نرم افزار CROPWAT

بدست آمده است.

-1- 3 مقدار آب آبیاري موردنیاز

آب قـــرارداده شـــده در دســـترس فـــضاهاي ســـبز، تـــأمین شـــده از آب بارنـــدگی مـــوثر

(Pe) percepitation effective و از آب آبیاري (Iw)Irrigation water ، مقداري به مصرف تبخیر از سـطح

زمین (E)Evaporation و مقداري صرف تعرق گیاه (T)Ttranspiration میشود و مقداري هم بـا خـارج شدن از دسترس ریشه گیاه به هدر میرود water علیزاده،1386 ). (WL)lost، .(10

باصرفنظر کردن از مقدار آب جزئی مصرف شده در فعالیتهاي متابولیکی گیاه، نیاز آبی گیاه معـادل مجمـوع آب مورد مصرف در تبخیر و در تعرق می باشد.

در فضاهاي سبز که سطوح مرطوب خاك و پوشش گیاهیتوأماً وجـود دارد، تفکیـک تبخیـر از تعـرق امکانپذیر نیست و بهمین جهت این دو فرایند بصورت توأم تبخیر و تعرق (ET) برآورد میشود. از آنجا کـه در صورت وجود آب به میزان کافی، تبخیر و تعرق با حداکثر توان صورت می گیـرد، مقـدار تبخیـر تعـرق پتانسیل (ETo) ، ملاك تعیین آب خالص موردنیاز گیاه خواهد بود و بـا محاسـبه آن نیـاز آبـی گیـاه معـین میشود. نیاز آبی گیاه مقدار آبی است که گیاه در طول دوره رویش صرف تبخیر و تعرق می نماید بدون آنکه

با تنش آبی براي رشد خود مواجه شود و مقدار آن در یک منطقه اقلیمی براي هر گیـاه بـسته بـه نـوع و در طول دوره رشد متفاوت است.

از آنجاکه عوامل بسیار زیادي در تبخیر تعرق پتانسیل ETo دخالت دارند، برآورد آن بسیار مشکل است و روشهائی مستقیم و یا محاسبه اي براي تخمین مقدارش بکار بـرده میـشود و بـا اعمـال ضـرایب گیـاهی فضاهاي سبز Kl ، مقدار آن براي هر نوع مشخص می گردد.

از روشهاي مستقیم میتوان تبخیر تعرق بخش کوچک و کنترل شـده اي از فـضاي سـبز را در یـک دوره زمانیمستقیماً اندازه گیري نمود که ضمن مشکل بودن و طولانی شدن، فراگیر تمام سطوح و زمانهاي دیگر نمی گردد ولی در روشهاي غیرمستقیم یا محاسبه اي، که از عوامل مختلف اقلیمی و گیاهی و ارتباط آنها بـا فرآینـــد تبخیـــر و تعـــرق ET اســـتفاده میـــشود بهتـــر میتـــوان آنـــرا تخمـــین زد و در ایـــن مـــورد معادله هائی هم بدست آمده است که با روشهاي مستقیم واسنجی شده اند و صحت آنها مـورد تأییـد قـرار گرفته است گرچه هیچکدام از این روشها نمی توانند تبخیر و تعرق را بطور دقیق برآورد نمایند، ولی برخی از این روشها در بعضی مناطق نتایجی را که بیشتر با واقعیت مطابقت دارد بدست میدهنـد و از نظـر علمـی کاربردي روشی مطلوب است که آسان و نتایج بدست آمده از آن مقرون به واقعیت باشد.

پس از تعیین تبخیر و تعرق پتانسیل ETo و اعمال ضریب گیـاهی فـضاهاي سـبز K نیـاز آبـی واقعـی گیاهان فضاهاي سبز بدست می آید و بعد از کسر باران مؤثر نیاز آبی خالص تعیـین میـشود و آن مقـداري است که باید توسط ریشه گیاه براي مصارف تبخیر و تعرق جذب شود. از آنجا که مقداري از آب درهنگـام آبیاري بطرق مختلف از دسترس ریشه گیاه خارج میشود، همواره مقدار آب آبیاري بسته به راندمان آبیـاري، می بایستی بیش از نیاز آبی خالص گیاه باشد و براي تعیین آن لازم است ضریب راندمان در مقدار نیاز آبی خالص اعمال شود. بنابراین ابتدا تبخیر تعرق پتانسیل ETo، سپس ضریب گیاهی فضاهاي سبز K و بعد نیاز آبی و باران مؤثر و نیاز آبی خالص و بالاخره رانـدمان آبیـاري بـرآورد مـی گـردد تـا در نتیجـه مقـدار آب موردنیاز آبیاري فضاهاي سبز شهر مورد محاسبه قرار گرفته و برآورد شود.

-2- 3 تعیین مقدار ETO به روش هارگریوز سامانی واسنجی شده (Hargreaves – Samani)
فرمول تجربی هارگریوز سامانی واسنجی شده عبارتست از:

:(Tmax -Tmin) تفاوت درجه حرارت ماگزیمم و می نیمم روزانه :Tmean متوسط درجه حرارت

:Ra تابش برون زمینی
و با استفاده از داده هاي هواشناسی و جدولRa تابش برون زمینی ، مقادیر ETO بـراي آذرمـاه بـشرح زیـر
محاسبه شد.


و به همین طریق براي 9 ماه سال (فروردین تا آذر) در جدول 1 مقادیر ETO برآورد شده است. 1.146 30  34.38

جدول -1 مقادیر تبخیر تعرق پتانسیل ماهانه شهر کاشمر به روش هارگریوز سامانی واسنجی شده
همانطور کـه در جـدول (1) مـشخص شـده اسـت، تبخیـر تعـرق پتانـسیل از فـروردین مـاه افـزایش می یابد و در ماه تیر به حداکثر رسیده و در ماههاي بعدي کاهش می یابـد و دامنـه تغییـرات آن در ابتـداي سال که رو به افزایش دارد، کوتاهتر از زمان رو به کاهش آن است یعنی ظرف 4 ماه اول به حداکثر و ظرف

5 ماه بعدي به حداقل می رسد.

-3-3 تعیین ضریب گیاهی فضاهاي سبز شهري K L

در زراعت تأمین نیاز آبی به منظور برداشت محصول بیشتر است ولـی در کـشت گیاهـان فـضاي سـبز شهري نه تنها برداشت محصول مورد توجه نیست بلکه سلامت، جذابیت ظاهر و رنگ و تولید گـل ورشـد درختان براي ایجاد سایه و رشد درختچه ها براي ایجاد گل و رنگهاي زیبا استثنائاًو در بعضی درختان میوه زینتی، تولید میوه نیز براي ایجاد زیبائی نهالزاماً برداشت محصول مورد علاقه می باشد و آبیاري فضاي سبز بطور کلی به هیچ وجه براي برداشت محصول نیست و فقط با هدف زنده نگهداشتن سیستم دفـاعی گیـاه و رسیدن به حد میانه اي از حدمطلوب رنگ و جذابیت و چشم نوازي و زیبائی هاي دیگري که گیـاه مزبـور بدان منظور کشت شده است، میباشد.(برومند نسب، 1387، صص.(54-57

ضمناً در مزارع مبادرت به کشت هـر محـصول در قطعـات جداگانـه میـشود و مراقبـت و نگهـداري و اصطلاحاً داشت هر محصول حسب نیاز آن جداگانـه صـورت میگیـرد ولـی در فـضاي سـبز بـراي ایجـاد ترکیبهاي زیبا و برهم زدن یکنواختی و ایجاد تنوع، همانند ایجاد یک بناي بزرگ نیاز به مطالعات آرشیتکتی و رعایت موازین جلوه گري و چشم اندازي و جلوه هاي خاص می باشـد و لاجـرم در یـک فـضاي سـبز مخلوطی از گیاهان با نیازهاي متفاوت نیز ممکن است کشت شود که نیاز آبی آنها بصورت مخلوط بایـد در نظر گرفته شود و براي این منظور بجاي ضریب گیاهی تک تک گیاهان، ضریب گیاهی مخلوط فضاي سـبز

باید برآورد شود.
طبق پیشنهاد دانشگاه کالیفرنیا ضریب فضاي سبز KL از سه جزء، ضریب تنـوع گیـاهی گونـه هـا Ks ،
ضریب تراکم Kd و ضریب میکروکلیماKmc ، تشکیل شده است و حاصل ضرب این ضرایب میزان ضریب
فضاي سبز یا KL را تشکیل میدهند.(علیزاده، 57،.(1386

KL= Ks×KD ×Kmc

-1 -3-3 ضریب گونه ها Ks

ضریب گونه ها مربوط به تنوع گونه هاي گیاهی با نیاز آبی متفاوت در یک فضاي سبز است. مقدار این ضریب از 0/1 تا 0/9 متغیر است و اگر اختلاف نیاز آبی بین گونه هاي گیاهی فضاي سـبز متفـاوت و زیـاد باشد، این ضریب به مقدار حداکثر بوده و بین 0/9 و 0/7 حسب مورد خواهد بود.اگر اختلاف نیاز آبی بـین گونه هاي گیاهی فضاي سبز اندك باشد، مقدار این ضریب حداقل می باشد و در حدود 0/1 در نظر گرفتـه میشود. (برومند نسب، 1387، .(20